Войти
Эффект Унру (или иногда эффект Фуллинга – Дэвиса – Унру ) - это предсказание, что ускоряющийся наблюдатель будет наблюдать термальную ванну, как излучение черного тела, тогда как инерциальный наблюдатель не обнаружит ничего. Другими словами, фон, как представляется, тепло от ускоряющего отсчета ; с точки зрения непрофессионала, ускоряющий термометр (как тот, которым машут) в пустом пространстве, вычитая любой другой вклад в его температуру, будет записывать ненулевую температуру только из своего ускорения. Эвристически для равномерно ускоряющегося наблюдателя основное состояние инерционного наблюдателя рассматривается как смешанное состояние в термодинамическом равновесии с ванной с ненулевой температурой.
Эффект Унру был впервые описан Стивеном Фуллингом в 1973 году, Полом Дэвисом в 1975 году и У. Г. Унру в 1976 году. В настоящее время неясно, действительно ли наблюдался эффект Унру, поскольку заявленные наблюдения оспариваются. Есть также некоторые сомнения относительно того, подразумевает ли эффект Унру существование излучения Унру.
Температура Унру, иногда называемая температурой Дэвиса-Унру, была получена отдельно Полом Дэвисом и Уильямом Унру и представляет собой эффективную температуру, которую испытывает равномерно ускоряющийся детектор в вакуумном поле. Он задается как
где ħ - приведенная постоянная Планка, a - местное ускорение, c - скорость света, а k B - постоянная Больцмана. Так, например, собственное ускорение 2,47 × 10 м · с примерно соответствует температуре 1 К. И наоборот, ускорение 1 м · с соответствует температуре 4,06 × 10 К.
Температура Унру имеет ту же форму, что и температура Хокинга TH= ħg / 2πck B, где g обозначает поверхностную гравитацию черной дыры, которая была получена Стивеном Хокингом в 1974 году. Поэтому в свете принципа эквивалентности ее иногда называют температурой Хокинга – Унру.
Унру теоретически продемонстрировал, что понятие вакуума зависит от пути наблюдателя через пространство-время. С точки зрения ускоряющегося наблюдателя, вакуум инерционного наблюдателя будет выглядеть как состояние, содержащее множество частиц в тепловом равновесии - теплый газ.
Хотя эффект Унру изначально воспринимался как противоречащий интуиции, он имеет смысл, если толковать слово «вакуум» следующим образом. В квантовой теории поля концепция «вакуума » отличается от «пустого пространства»: Пространство заполнено квантованными полями, которые составляют вселенная. Вакуум - это просто состояние с наименьшей энергией этих полей.
Энергетические состояния любого квантованного поля определяются гамильтонианом на основе местных условий, включая временную координату. Согласно специальной теории относительности, два наблюдателя, движущиеся относительно друг друга, должны использовать разные временные координаты. Если эти наблюдатели ускоряются, может не быть общей системы координат. Следовательно, наблюдатели будут видеть разные квантовые состояния и, следовательно, разные вакуумы.
В некоторых случаях вакуум одного наблюдателя даже не находится в пространстве квантовых состояний другого. С технической точки зрения это происходит потому, что два вакуума приводят к унитарно неэквивалентным представлениям квантового поля канонических коммутационных соотношений. Это связано с тем, что два взаимно ускоряющихся наблюдателя могут быть не в состоянии найти глобально определенное преобразование координат, связанное с их выбором координат.
Набирающий скорость наблюдатель будет воспринимать видимое формирование горизонта событий (см. пространство-время Риндлера ). Существование излучения Унру можно связать с этим очевидным горизонтом событий, поместив его в те же концептуальные рамки, что и излучение Хокинга. С другой стороны, теория эффекта Унру объясняет, что определение того, что составляет «частицу», зависит от состояния движения наблюдателя.
Свободное поле необходимо разложить на положительную и отрицательную частотные компоненты перед определением операторов создания и уничтожения. Это может быть сделано только в пространстве-времени с полем timelike Вектор убийства. Это разложение оказывается различным в декартовых и координатах Риндлера (хотя они связаны с помощью преобразования Боголюбова ). Это объясняет, почему «числа частиц», которые определены в терминах операторов рождения и уничтожения, различаются в обеих координатах.
Пространство-время Риндлера имеет горизонт, и локально любой неэкстремальный горизонт черной дыры - это горизонт Риндлера. Таким образом, пространство-время Риндлера дает локальные свойства черных дыр и космологических горизонтов. Тогда эффект Унру будет ближней формой излучения Хокинга.
. Ожидается, что эффект Унру также будет присутствовать в пространстве де Ситтера.
. Стоит подчеркнуть, что эффект Унру говорит только о том, что По мнению равноускоренных наблюдателей, состояние вакуума - это тепловое состояние, определяемое его температурой, и следует сопротивляться считыванию слишком большого количества данных в тепловое состояние или ванну. Различные тепловые состояния или ванны при одинаковой температуре не обязательно должны быть равными, поскольку они зависят от гамильтониана, описывающего систему. В частности, термостат, видимый ускоренными наблюдателями в вакуумном состоянии квантового поля, не то же самое, что тепловое состояние того же поля при той же температуре, согласно инерционным наблюдателям. Кроме того, равномерно ускоренные наблюдатели, статические друг относительно друга, могут иметь разные собственные ускорения a (в зависимости от их разнесения), что является прямым следствием релятивистских эффектов красного смещения. Это делает температуру Унру пространственно неоднородной в равномерно ускоренной системе отсчета.
В специальной теории относительности наблюдатель движется с равномерным собственным ускорением a через пространство-время Минковского удобно описывать с помощью координат Риндлера, которые связаны со стандартными (декартовыми ) координатами Минковского с помощью
линейный элемент в координатах Риндлера, т.е. пространство Риндлера равно
где ρ = 1 / a, а σ связано с собственным временем наблюдателя. τ на σ = aτ (здесь c = 1).
Наблюдатель, движущийся с фиксированным ρ, отслеживает гиперболу в пространстве Минковского, поэтому этот тип движения называется гиперболическим движением.
Наблюдатель, движущийся по траектории постоянного ρ равномерно ускоряется и связан с модами поля, которые имеют определенную устойчивую частоту как функцию от σ. Эти режимы постоянно смещаются по доплеровскому сдвигу относительно обычного времени Минковского по мере ускорения детектора, и они меняют частоту в огромных количествах даже по прошествии небольшого времени.
Смещение в σ является симметрией пространства Минковского: можно показать, что оно соответствует boost по координате x, t вокруг начала координат. Любой перевод времени в квантовой механике порождается гамильтоновым оператором. Для детектора, связанного с модами с определенной частотой в σ, мы можем рассматривать σ как «время», и тогда оператор усиления является соответствующим гамильтонианом. В евклидовой теории поля, где знак минус перед временем в метрике Риндлера заменяется на знак плюс путем умножения 
Интеграл по путям с координатами в реальном времени двойственен тепловой статистической сумме, связанной с вращением фитиля. Периодичность 
Можно показать, что ускорение траектории при постоянном ρ в координатах Риндлера равно 1 / ρ, поэтому наблюдаемая фактическая обратная температура равна
Восстановление единиц дает
температура вакуума, видимая изолированным наблюдателем ускорение при гравитационном ускорении Земли g = 9,81 м · с составляет всего 4 × 10 К. Для экспериментальной проверки эффекта Унру планируется использовать ускорения до 10 м · с, что дают температуру около 400000 К.
Вывод Риндлера для эффекта Унру некоторых не устраивает, поскольку путь детектора супердетерминирован. Позже Унру разработал модель, позволяющую обойти это возражение.
Эффект Унру также может привести к тому, что скорость распада ускоряющихся частиц будет отличаться от инерционных частиц. Стабильные частицы, такие как электрон, могут иметь ненулевые скорости перехода в состояния с более высокой массой при ускорении с достаточно высокой скоростью.
Хотя предсказание Унру о том, что ускоряющий детектор увидит термальную ванну, неверно спорные, интерпретация переходов в детекторе в не ускоряя кадр. Широко, хотя и не повсеместно, считается, что каждый переход в детекторе сопровождается испусканием частицы, и что эта частица будет распространяться до бесконечности и будет рассматриваться как излучение Унру .
Существование излучения Унру является очевидным. не общепринятый. Смольянинов утверждает, что это уже наблюдалось, в то время как О'Коннелл и Форд утверждают, что это не происходит вообще. Хотя эти скептики признают, что ускоряющийся объект термализуется при температуре Унру, они не верят, что это приводит к испусканию фотонов, утверждая, что скорости испускания и поглощения ускоряющейся частицы сбалансированы.
Исследователи утверждают, что эксперименты, успешно обнаружившие эффект Соколова-Тернова, могут также обнаружить эффект Унру при определенных условиях.
Теоретическая работа в 2011 предполагает, что ускоряющие детекторы могут быть использованы для прямого обнаружения эффекта Унру с помощью современных технологий.
